Hemicelluloses are useful materials for papermaking and other biotechnological applications. To recover and further utilize the hemicelluloses, this study carried out the pre-extraction of the hemicelluloses from Korean mixed hardwoods chips using hot water and sodium hydroxide solution at various temperature and time conditions. Through the hot water pre-extraction, the wood components of 22% was extracted and the 35% of the hemicelluloses which were contained in the original wood chips were dissolved into the pre-extractives. The yield of the pre-extractives was more significantly influenced by the pre-extraction temperature than the time. The pre-extractives with the yield of 30% could be obtained by alkali pre-extraction and alkali concentration was the most important factor. It had lower hemicellulose content but high molecular weight, compared with the hot water pre-extractives.
본 연구에서는 석영 나노 결정의 합성과 특성 분석을 진행하였다. 비정질 실리카 나노 입자 전구체가 용해된 용액을 섭씨 250도 온도와 자가 압력의 온건한 열수 반응 하에서 석영 나노 결정을 성공적으로 합성하였다. 합성된 나노 결정의 화학적 조성과 구조 분석을 시행하였다. 알파 석영의 특징적인 고결정질 상의 나노 구조를 가지는 석영 나노 결정의 평균 크기는 반응 시간에 따라 407.5 에서 826.2 nm까지 비교적 좁은 범위에서 조정될 수 있음을 발견하였다. 본 연구를 통해 발견된 석영 나노 입자는 광전자, 센서, 및 충전식 배터리 소자의 기술 응용에 매우 중요한 잠재적 용도가 있을 것으로 사료된다.
In this study, the reusability of the Fenton oxidation solution was evaluated to reduce the cost of the pretreatment process. Biomass was sequential subjected to Fenton oxidation-hydrothermal treatment and enzymatic hydrolysis to produce monosaccharides. The liquid solution recovered after Fenton oxidation contained OH radicals with a concentration of 0.11 mol/L. This liquid solution was reused for a new Fenton oxidation reaction. After Fenton oxidation, hydrothermal treatment was performed under the same conditions as before, and 9.34-13.63 g/L of xylose was detected. This concentration was slightly lower than that of a fresh Fenton oxidation solution (16.51 g/L) but was higher than that obtained by hydrothermal treatment without Fenton oxidation (2.72 g/L). The degradation rate during hydrothermal pretreatment involving Fenton oxidation was 36.02%, which decreased (29.24-31.05%) slightly when the liquid solution recovered after Fenton oxidation was reused. However, the degradation rate increased compared to that measured from hydrothermal treatment without Fenton oxidation (15.21%). Moreover, the yield after enzyme hydrolysis decreased in the following order: fresh Fenton oxidation-hydrothermal treatment (89.64%) > Fenton oxidation with reused solution-hydrothermal treatment (74.84%) > hydrothermal treatment without Fenton oxidation (32.05%).
노루궁뎅이는 담자균문, 민주름버섯목, 산호침버섯과에 속하는 식의약용버섯으로 예로부터 위궤양이나 위암의 치료에 효과가 있으며 생쥐의 Sarcoma 180과 Ehrlich Sarcoma에도 효과가 있다고 알려져 왔다. 노루궁뎅이의 자실체로부터 중성염용액, 열수 및 메탄올 등을 이용하여 조다당류를 추출하고 ICR mice에 주사하여 항암 및 면역증강 효과를 조사하였다. Sarcoma 180, HepG2, HT-29, NIH3T3 등의 세포에 대한 세포독성을 조사한 결과 $10{\sim}2,000\;{\mu}g/ml$의 조다당류 농도에서 각각의 암세포는 세포독성을 거의 나타내지 않았다. Sarcoma 180으로 접종된 ICR mouse에 자실체에서 추출한 각각의 조다당류를 투여한 실험군은 대조군에 비해 수명이 각각 29.1~54.1% 연장되었다. 노루궁뎅이 자실체를 중성염 용액으로 추출한 조다당류는 $50\;{\mu}g/ml$의 농도에서 비장세포의 수를 2.9배 증가시켰으며 또한 중성염 추출 조다당류를 $200\;{\mu}g/ml$의 농도로 투여한 실험군 생쥐의 B 임파구 alkaline phosphatase의 활성은 대조군에 비해 5.5배의 증가하였다. 중성염 용액 추출 조다당류를 50 mg/kg body weight의 농도로 투여한 실험군 생쥐의 총 복강 세포 수와 백혈구의 수는 대조군에 비하여 각각 4배와 2.3배로 증가하였다. 또한 면역 관련 장기인 간, 비장 및 흉선의 체중에 대한 무게 비율은 대조군에 비하여 유의성을 보이지 않았다. 따라서 노루궁뎅이의 자실체에서 추출한 조다당류는 생쥐의 면역을 증강시키고 생쥐의 Sarcoma 180에 대해 항암효과를 나타내었다.
경북 영덕의 유금광상은 경상분지 북동부 백악기 화강암체 내에 배태되어 있으며, 함금 열수석영맥은 모암인 영해 화강섬록암 내에 $N19^{\circ}{\sim}38^{\circ}W$ 주향의 단층대를 따라 충진되었다. 열수 유체의 유입은 크게 세 시기로 나누어 볼 수 있는데, 첫 번째 시기는 광화되지 않은 소량의 석영맥이 생성되었고, 두 번째 시기에는 다량의 금속원소와 이에 수반된 금을 함유한 유체가 유입되었으며, 세 번째 시기에는 다량의 황화광물이 침전되었다. 금 광화작용을 수반한 열수 유체는 황철석, 황동석, 방연석, 섬아연석, 그리고 유비철석 등의 다양한 황화광물들을 침전시켰으며, 에렉트럼 내 Au의 함량은 최대 92 wt%까지 매우 높은 편이다. 초기 금 광화작용 시기의 유체의 온도와 압력은 각각 $220{\sim}250^{\circ}C$와 730~1800 bar의 범위를 보이며, 이때 산소분압은 $10^{-27}{\sim}10^{-31.7}$ atm에 이른다. 반면, 광화 후기에서의 유체의 온도와 압력은 각각 $250{\sim}350^{\circ}C$와 206~472 bar의 범위를 보이며, 산소분압은 $10^{-26.3}{\sim}10^{-28.6}$ atm에 해당하고, 황화광물과 $H_2S$의 ${\delta}^{34}S$ 값은 각각 $0.2{\sim}4.2^{\circ}/_{\circ\circ}$의 범위와 $1.0{\sim}3.7^{\circ}/_{\circ\circ}$범위를 보여준다. 유금광상에서 산출되는 에렉트럼은 0.15~1.10 범위의 Ag/Au 원자비를 보인다. 주광화작용이 진행되는 동안 비교적 높은 온도 조건과 4.5~5.5 의 pH 범위에서 광화유체 내에서 ${Au(HS)_2}^-$의 안정성을 감소되고, 상대적으로 ${AuCl_2}^-$ 의 안정성은 증가되었다. 압력조건을 고려 할 때 광화유체는 $350^{\circ}C$ 이상의 온도에 이르렀으며 용액 중 ${AuCl_2}^-$가 중요한 운반 수단이었을 것으로 생각된다. 광화작용이 진행되면서, 온도와 log $f_{o2}$의 감소가 일어남에 따라 ${AuCl_2}^-$의 용해도는 낮아지고 황화물들의 침전이 일어나며 이와 함께 에렉트럼도 침전하였을 것으로 생각된다.
충청북도 미원지역의 운교리층내에 산출하는 마가라이트(margarite)를 편광현미경, 후방산란전자영상(BSEI), 그리고 전자현미분석기(EPMA)를 이용하여 변질양상 및 광물화학에 관하여 조사하였다. 편광현미경과 후방산란전자영상의 관찰에 의하면 대부분의 마가라이트는 순수한 단결정으로 구성되어 있지 않고 부분적으로 녹니석이 마카라이트 결정의 테두리 부근에 평행한 경계를 이루며 존재한다. 또한, 마가라이트를 가로질러 생긴 파쇄면을 따라서 녹니석이 교대하고 있기도 하며, 녹니석과 마가라이트가 교대로 충을 이루는 조직을 보여준다. 일부 마가라이트와 녹니석 결정내 에는 미세한 흑운모와 백운모가 흔히 협재되어 있다. 이러한 광물조직은 마가라이트가 녹니석뿐만 아니라 흑운모와 백운모로도 변질되었음을 지시한다. 화학분석 결과 마가라이트는 파라고나이트 성분을 19.6 mol% 정도 함유하나, 클린토나이트 성분은 극히 적거나 무시할 수 있을 정도의 양만이 존재한다. 운교리층에서 발견되는 마가라이트는 같은 시료내의 다른 변성기원 광물들을 관입하고 암석에 분포하는 흑운모의 엽리방향과는 무관하게 산출하는데, 이러한 조직관계는 마가라이트가 최고변성작용 이후에 생성된 이차광물임을 지시한다. 특히 주변에 대규모 화강암 관입암체가 분포하는 점은 이러한 관입암체에 기인한 열수용액이 마가라이트의 생성과 밀접한 연관이 있을 가능성을 사사한다.
금목이의 자실체로부터 중성염용액, 열수 및 메탄올을 이용하여 조다당류를 추출하였다. 세포독성 실험결과, 각각의 조다당류는 $2000\;{\mu}g/ml$의 농도에서 마우스 대식세포 RAW 309 Cr.1와 육종암세포 Sarcoma 180에 대하여 세포독성은 나타나지 않았다. Sarcoma 180가 접종된 ICR mice에 각각의 조다당류를 주사하여 평균 수명 연장 효과를 조사한 결과 실험군은 수명이 대조군에 비해 각각 $11.1{\sim}66.7%$ 연장되었다. 메탄올으로 추출한 조다당류를 $200\;{\mu}g/ml$ 투여한 생쥐의 B 임파구 alkaline phosphatase의 활성은 대조군에 비해 약 1.16배 증가하는 것으로 나타났다. 열수 추출 조다당류를 투여한 생쥐의 복강의 총 세포 수는 대조군에 비하여 최고 1.42배 증가하였으며, 혈액 중 백혈구의 수도 대조군에 비하여 약 2.87배 증가하였다. 또한 면역과 관련된 장기인 간 비장 및 흉선의 무게는 대조군에 비하여 소폭 증가하였다.
오레곤 연안 산맥 남부에 분포하는 에오세 퇴적층들에 대한 탄화수소 근원암 평가가 Rock-eval 열분석을 이용 수행되었다. 오레곤 연안 산맥 남부의 에오세 퇴적층 대부분은 가스성향의 Type III 케로겐들을 소량 포함하고 있으며, 열적으로도 미숙성 되었다. 그러나 탄층을 포함하여 일부 퇴적층은 인접 지역에서 발견되는 유기적 또는 열적으로 생성된 메탄가스징들의 근원암이 될 수 있을 정도로 충분한 유기물들을 포함하고 있다. 오레곤 연안 산맥 남부의 에오세 퇴적층에 대한 탄화수소 근원암 평가는 전반적으로 낮게 평가된다. 그러나 오레곤 연안 산맥 남부 및 인접 지역에 상업적으로 생산될 수 있는 규모의 탄화수소 집적소들이 존재할 가능성이 있으며, 세 종류의 가능성 있는 석유 시스템이 인지된다. 가장 가능성이 높은 석유 시스템은 오레곤 연안 산맥 남부와 중생대 클라매쓰 산맥 북부의 인접 지역에 나타나며, 섭입대 성숙 메카니즘과 관련된 트러스트를 따라 발달하는 석유 시스템이다. 두 번째 가능성 있는 석유 시스템은 오레곤 연안 산맥 북부에 과압력대와 연관되어 발달될 수 있는 분지중심가스의 석유 시스템이며, 세 번째 석유 시스템은 오레곤 연안 산맥 서부에 나타나는 제3기 화산활동과 연계되어 생성된 열수용액들의 이동과 관입암체들에 의한 열적 숙성에 의한 석유 시스템이다.
대홍활석광상의 주위에 넓게 발달하고 있는 화강암질편마암내에는 호상편마암이 잔류되어 있으며 이들은 녹색편암상과 녹염석-앰피볼라이트상에 해당되는 2회에 걸친 광역변성작용과 이에 수반된 화강암화작용에 의하여 규질-알루미나(silico-aluminous) 암석으로부터 형성된 동일기원의 변성암이다. 이들 편마암류의 주구성광물은 화강암질편마암에 다량 산출되는 퍼어사이트를 제외하고는 거의 동일하다. 즉 화강암질편마암내에도 2회에 걸친 광역변성작용에 의해 형성된 광물군집이 잔규되어 있다. 이 암석들의 주구성광물중 흑운모, 백운모 및 녹니석의 화학조성은 암석의 전체화학조성, 기원광물의 화학조성, 그리고 변성 및 변질작용 등의 환경에 의하여 규제되어졌다. 이들중 공존하는 광물들 사이에는 화학적평형이 잘 이루어져 있어 광역변성작용이 대체로 안정된 조건하에서 진행되었음을 나타내고 있다. 특히 공존하는 흑운모와 백운모의 화학조성은 처마카이트(tschermakitic)와 펜자이트(phengitic) 치환에 의하여 조절되어졌다. 녹니석은 변질작용이나 화강암화작용에 의하여 주로 흑운모나 백운모로부터 생성되었으며 산상에 관계없이 화학조성은 비슷하다. 변성암류에 발달된 엽리와 절리, 그리고 석영맥의 방향성을 등적투영을 통하여 비교한 결과 절리와 석영맥은 거의 일치하고 있어 열수용액은 주로 절리를 따라 도입된 것임을 시사하고 있다.
충남지역 활석광상에서 산출되는 금운모의 광물학적 특성 및 활석화 작용과 연관된 금운모의 생성기원을 연구하였다. 연구지역의 활석광상에서 산출되는 운모류는 녹니석과 더불어 활석광석의 주요 불순광물이다 화학적으로 활석과 공존하는 운모류들은 전형적인 금운모 조성을 보여주고, 활석과 직접적인 관련이 없이 산출되는 운모류들은 흑운모에서부터 금운모 조성까지 광범위한 분포를 보여준다. 금운모는 주로 활석광체의 외곽부의 검은 변질대에 분포하며, 특히 괴상 활석광석에 수반 되어 산출된다. 편광현미경이나 후방산란전자상에서는 금운모와 녹니석이 혼정을 이루고 있는 양상을 흔히 관찰할 수 있으며, 드물게 활석과 함께 혼정을 이루는 양상을 관찰할 수 있다. 금운모의 투과전자현미경관찰결과, 일반적으로 전형적인 $10 \AA$의 격자상 내에 $14 \AA$의 녹니석층이 불규칙하게 혼합되어 있기 때문에 금운모의 생성과정이 녹니석과 밀접한 관계가 있음을 지시하고 있다. 이러한 금운모의 산출상태와 광물학적 특성 및 금운모생성에 필요한 K의 기원을 고려하였을 때, 연구지역의 금운모는 활석화 작용의 후기단계에서, 초기 성분과는 달리 K을 충분히 함유한 열수용액과 활석광체와의 반응에 의해서 주로 생성된 것으로 판단된다. K은 이러한 K-변질작용이 일어나기 용이한 구조조건을 가진 활석광체와 주변 화강암질 편마암과의 접촉부에서 화강암질 편마암으로부터 유입되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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